第6章傳感器本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)B．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)C．自動(dòng)洗衣機(jī)中水位的控制利用了壓力傳感裝置D．霍爾元件能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量答案：B解析：A.傳感器是通過(guò)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來(lái)傳遞信號(hào)的，傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，故A正確；B.動(dòng)圈式話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，故B錯(cuò)誤；C.自動(dòng)洗衣機(jī)中水位的控制利用了壓力傳感裝置，故C正確；D.霍爾元件能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量，故D正確。2．關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說(shuō)法中正確的是()A．非電學(xué)量→敏感元件→處理電路→電學(xué)量B．非電學(xué)量→處理電路→敏感元件→電學(xué)量C．電學(xué)量→敏感元件→處理電路→非電學(xué)量D．電學(xué)量→處理電路→敏感元件→非電學(xué)量答案：A解析：傳感器工作的一般流程為：非電學(xué)量被敏感元件感知，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳輸或測(cè)量的電學(xué)量。因此B、C、D錯(cuò)，選項(xiàng)A正確。3．機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它碰到障礙物前會(huì)自動(dòng)避讓并及時(shí)轉(zhuǎn)彎。下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說(shuō)法中正確的是()A．力傳感器B．光傳感器C．溫度傳感器D．聲音傳感器答案：B解析：遇到障礙物會(huì)繞開，說(shuō)明它是光傳感器，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。4.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖所示的裝置。向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵剩x出熱敏電阻的阻值R1。然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說(shuō)法正確的是()A．多用電表應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測(cè)量B．多用電表應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用小量程測(cè)量C．多用電表應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率大的檔D．多用電表應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率小的檔答案：D解析：測(cè)電阻應(yīng)選用歐姆擋。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻受溫度變化的影響，偏轉(zhuǎn)角度增大，說(shuō)明電阻阻值變小，所以應(yīng)換用倍率小的擋。5．如圖所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡(jiǎn)易水污染指示器，下列說(shuō)法中正確的是()A．嚴(yán)重污染時(shí)，LDR是高電阻B．輕度污染時(shí)，LDR是高電阻C．無(wú)論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定D．該儀器的使用不會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊懘鸢福篈解析：嚴(yán)重污染時(shí)，透過(guò)污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對(duì)、B錯(cuò)；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)；白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同，或多或少會(huì)影響LDR的電阻，D錯(cuò)。6．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)S與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場(chǎng)B中。兩板間放一臺(tái)小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為＋q的小球。S斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，S閉合時(shí)傳感器上恰好無(wú)示數(shù)。重力加速度為g，則線圈中磁場(chǎng)B的變化情況和磁通量變化率分別是()A．正在增強(qiáng)，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq) B．正在增強(qiáng)，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)C．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq) D．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)答案：A解析：S閉合時(shí)傳感器上恰好無(wú)示數(shù)，說(shuō)明小球受豎直向上的電場(chǎng)力，且電場(chǎng)力大小等于重力大小，因小球帶正電，所以上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，由楞次定律和安培定則可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下，故磁場(chǎng)B正在增強(qiáng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝U，又q·eq\f(U,d)＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故A正確。7．(黑龍江哈六中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，下列說(shuō)法正確的是()A．雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)小于下層金屬B．常溫下，上、下觸點(diǎn)接觸。溫度過(guò)高時(shí)，雙金屬片發(fā)生彎曲使上、下觸點(diǎn)分離C．需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動(dòng)彈性銅片下移D．雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的通斷答案：BCD解析：常溫下，上下觸點(diǎn)接觸在一起，電熱絲通電加熱，雙金屬片溫度升高，雙金屬片膨脹系數(shù)上層大下層小，溫度升到一定高度時(shí)雙金屬片向下彎曲使觸點(diǎn)斷開，故A錯(cuò)，B、D正確；需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫按鈕，使升降螺絲下移，故C正確。8．如圖所示，RT為熱敏電阻(溫度升高，電阻減小)，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，V為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是()A．熱敏電阻溫度升高了B．熱敏電阻溫度降低了C．光照強(qiáng)度減弱了D．光照強(qiáng)度增強(qiáng)了答案：AC解析：熱敏電阻溫度升高，其阻值減小，外電路的總電阻減小，總電流增大，光敏電阻的路端電壓減小，通過(guò)光敏電阻的電流減小，則通過(guò)R3的電流增大，電壓表的示數(shù)增大，A正確；同理分析可知B錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度減弱，光敏電阻的阻值增大，外電路總電阻增大，路端電壓增大，則電壓表的示數(shù)增大，C正確；同理分析可知D錯(cuò)誤。9．如圖所示，電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。在觸摸屏幕時(shí)，由于人體是導(dǎo)體，手指與內(nèi)部導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)特殊電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。由以上信息可知()A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導(dǎo)體層和手指B．當(dāng)用手觸摸屏幕時(shí)，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C．當(dāng)用手觸摸屏幕時(shí)，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D．如果用帶了手套的手觸摸屏幕，照樣能引起觸摸屏動(dòng)作答案：AB解析：電容觸摸屏在原理上把人體當(dāng)做一個(gè)電容器元件的一個(gè)極板，把導(dǎo)體層當(dāng)做另一個(gè)極板，故A正確；手指與屏的接觸面積越大，即兩個(gè)極板的正對(duì)面積越大，故電容越大，B正確，C錯(cuò)誤；如果帶了手套或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)槭峙c導(dǎo)體層距離較大，不能引起導(dǎo)體層電場(chǎng)的變化，D錯(cuò)誤。10．如圖所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模擬路燈，RG為光敏電阻。A為斯密特觸發(fā)器輸入端，在天黑時(shí)路燈(發(fā)光二極管)會(huì)點(diǎn)亮。下列說(shuō)法正確的是()A．天黑時(shí)，Y處于高電平B．天黑時(shí)，Y處于低電平C．當(dāng)R1調(diào)大時(shí)，天更暗時(shí)，燈(發(fā)光二極管)點(diǎn)亮D．當(dāng)R1調(diào)大時(shí)，天較亮?xí)r，燈(發(fā)光二極管)就能點(diǎn)亮答案：BC解析：天黑時(shí)，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個(gè)值，輸出端Y突然由高電平跳到低電平；R1調(diào)大時(shí)，A端電壓降低，只有天更暗時(shí)，RG電阻值更大時(shí)，路燈才點(diǎn)亮，故B、C正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上)11．電飯煲的工作原理如下圖所示，可分為兩部分，即控制部分，由S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)部分，由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個(gè)磁鋼限溫開關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，自動(dòng)斷開，且不能自動(dòng)復(fù)位(閉合)，S2是一個(gè)雙金屬片自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)溫度達(dá)到70℃～80℃時(shí)，自動(dòng)斷開，低于70℃時(shí)，自動(dòng)閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過(guò)其電流必須較小，所以R1、R2起________作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70℃，所以S2是______(填“斷開的”或“閉合的”)。接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到70℃～80℃時(shí)，S2斷開，當(dāng)溫度達(dá)到103℃時(shí)飯熟，S1斷開，當(dāng)溫度降到70℃以下時(shí)，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2________R3(填“＜”、“＝”、“＞”)，若用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干S1才會(huì)斷開，試解釋此現(xiàn)象。答案：限流；閉合的；>；由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達(dá)到103℃時(shí)才自動(dòng)斷開，而水的沸點(diǎn)只有100℃，因此用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干后S1才會(huì)斷開。解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過(guò)大而燒毀，S2是自動(dòng)控制溫度開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)自動(dòng)閉合，當(dāng)溫度高于70℃～80℃時(shí)又自動(dòng)斷開，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2＞R3。由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達(dá)到103℃時(shí)才自動(dòng)斷開，而水的沸點(diǎn)只有100℃，因此用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干后S1才會(huì)斷開。12．如圖(a)是汽車過(guò)橋時(shí)對(duì)不同類型橋面壓力變化的實(shí)驗(yàn)。采用DIS方法對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖(b)中電腦屏幕所示。(1)圖(a)中的傳感器為________傳感器；(2)圖(a)中甲、乙、丙分別為三種不同類型的橋面。對(duì)于凸形橋甲，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是圖(b)電腦屏幕上的________(填a、b或c)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，則在圖(b)中大致畫出小球通過(guò)凸形橋甲時(shí)的壓力圖線。答案：(1)力電(2)c(3)圖線與c相比較，最低點(diǎn)更低一點(diǎn)(圖略)解析：該傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，屬于力電傳感器；小球經(jīng)過(guò)凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)，壓力小于重量，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是電腦屏幕上的c；增大小球在斜槽上的高度，小球經(jīng)凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)壓力更小，其圖線與c相比較，最低點(diǎn)更低一點(diǎn)。本題的要求不高，但具有時(shí)代氣息，物理的學(xué)習(xí)也必須跟上時(shí)代的要求，這既是新課標(biāo)的要求，也是物理學(xué)自身發(fā)展的需要，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，要注意對(duì)新情景問(wèn)題的研究，提高分析處理實(shí)際問(wèn)題的能力。13．傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻。熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器的線路圖。問(wèn)：(1)為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警鈴響，c應(yīng)接在________(填“a”或“b”)；(2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向________移動(dòng)(填“左”或“右”)；(3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P都不能使報(bào)警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路實(shí)際不能工作的原因可能是________。答案：(1)a(2)左(3)可能是乙圖中的電源電壓太低或繼電器線圈太少或彈簧勁度系數(shù)太大解析：(1)由圖甲可知當(dāng)溫度升高時(shí)Rt的阻值減小，通過(guò)線圈的電流變大，線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，對(duì)銜鐵的引力變大，可與a點(diǎn)接觸，欲使報(bào)警器報(bào)警，c應(yīng)接在a點(diǎn)。(2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，可使電路的相對(duì)電流減小一些，以使得熱敏電阻Rt的阻值減小的更大一些，所以將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值。(3)在調(diào)試報(bào)警器達(dá)最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P都不能使報(bào)警器工作，可能是通過(guò)線圈的電流太小，線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度弱，對(duì)銜鐵的引力較小，也可能是彈簧的彈力較大，線圈的磁力不能將銜鐵吸引到和a接觸的狀態(tài)。所以可能是乙圖電源電壓太低或繼電器線圈匝數(shù)太少或彈簧勁度系數(shù)太大。三、論述·計(jì)算題(共4小題，42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)氣體傳感器利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)將某種氣體的濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，如圖所示，B為將可燃?xì)怏w或有毒氣體濃度(CO，CH4瓦斯煤氣)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，簡(jiǎn)稱電子鼻，根據(jù)如下材料，U＝220V電源、M排風(fēng)扇，G斷電器、A控制電源、S控制開關(guān)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)家用自動(dòng)排煙電路，并在圖中完成連線圖。答案：如下圖所示。解析：電磁繼電器起開關(guān)作用，所以電池組、開關(guān)和電磁繼電器應(yīng)組成一個(gè)電路，另一個(gè)是由排風(fēng)扇和高壓電源組成的電路。15．(10分)如圖所示為普通電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu)。銅制的測(cè)溫泡1、細(xì)管2和彈性金屬膜盒3連通成密封的系統(tǒng)。里面充有氟甲烷和它的蒸氣，構(gòu)成了一個(gè)溫度傳感器。膜盒3為扁圓形(圖中顯示它的切面)，右表面固定，左表面通過(guò)小柱體與彈簧片4連接。盒中氣體的壓強(qiáng)增大時(shí)，盒體就會(huì)膨脹。測(cè)溫泡1安裝在電冰箱的冷藏室中。5、6分別是電路的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)，控制制冷壓縮機(jī)的工作。彈簧7的兩端分別連接到彈簧片4和連桿9上。連桿9的下端是裝在機(jī)箱上的軸。凸輪8是由設(shè)定溫度旋鈕(圖中未畫出)控制的，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)凸輪連桿端右移，從而加大對(duì)彈簧7的拉力。(1)為什么當(dāng)電冰箱內(nèi)溫度較高時(shí)壓縮機(jī)能夠自動(dòng)開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的低溫后又自動(dòng)停止工作？(2)為什么凸輪可以改變?cè)O(shè)定的溫度？答案：見解析解析：(1)電冰箱內(nèi)溫度較高時(shí)，密封系統(tǒng)中的壓強(qiáng)增大，盒體膨脹，膜盒3通過(guò)小柱體帶動(dòng)彈簧片4使動(dòng)觸點(diǎn)5與靜觸點(diǎn)6接觸，控制壓縮機(jī)自動(dòng)開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的低溫時(shí)彈簧7帶動(dòng)彈簧片4，使接觸點(diǎn)5、6斷開，壓縮機(jī)停止工作。(2)凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)加大連桿9對(duì)彈簧7的拉力，該拉力與膜盒3共同控制彈簧片4的運(yùn)動(dòng)，故彈簧7上彈力的